Dvitakčiai varikliai, nors ir mažiau paplitę šiuolaikiniuose automobiliuose, turi ilgą ir įdomią istoriją. Anksčiau jie buvo sutinkami įvairiose transporto priemonėse, įskaitant automobilius, tačiau dabar dažniausiai randami mažuose įrankiuose, tokiuose kaip grandininiai pjūklai, ar pakabinamuose valčių varikliuose. Šiame straipsnyje gilinsimės į dvitakčių variklių veikimo principus, jų privalumus ir trūkumus, palyginsime juos su keturtakčiais varikliais ir aptarsime jų potencialią ateitį.
Dvitakčiai varikliai yra kitokios konstrukcijos ir veikimo principo nei keturtakčiai. Keturtakčiuose varikliuose vienas degimo ciklas apima keturis įvykius: įsiurbimą, suspaudimą, degimą ir išmetimą. Tai reiškia, kad stūmoklis du kartus pajuda aukštyn ir du kartus žemyn, o galią išvysto tik vieno takto metu (degimo). Dvitakčiuose varikliuose šis procesas yra supaprastintas ir vyksta per du taktus. Pirmojo takto metu, keliaudamas aukštyn, stūmoklis suspaudžia degalų ir oro mišinį cilindre ir tuo pačiu sukuria vakuumą karteryje, į kurį patenka naujas mišinys. Kai suspaustas mišinys uždegamas, išsiplėtusios dujos stumia stūmoklį žemyn, suspaudžiant naują mišinį karteryje. Antrojo takto metu, atidengus kanalus, naujas mišinys patenka į cilindrą ir išstumia degimo produktus.
Dėl to, kad jėgos taktai dvitakčiuose varikliuose yra dvigubai dažnesni, jie pasižymi geresniu galios ir svorio santykiu. Jie gali būti lengvesni, turi mažiau judančių dalių, todėl yra techniškai paprastesni ir pigesni gamyboje. Tai paaiškina, kodėl dvitakčiai varikliai buvo populiarūs motocikluose, kur geras galios ir svorio santykis yra kritiškai svarbus, ir netgi kai kuriuose automobiliuose.
Istorinis kontekstas ir pritaikymas automobiliuose
Nors pirmasis praktiškas automobilis su vidaus degimo varikliu, 1885 m. Benz Patent-Motorwagen, turėjo keturtaktį variklį, dvitakčiai varikliai jau egzistavo. Karlas Benzas pats buvo pagaminęs tokį variklį 1879 m. Iš pradžių keturtakčiai varikliai paplito plačiau, nes dvitakčiai buvo laikomi grubiais ir nepatvariais. Tačiau vėliau, patobulinus jų vidinę geometrią, britas Alfredas Angas Scottas 1908 m. pradėjo gaminti pirmuosius praktiškus dviejų taktų variklius, ir šis variklių tipas palaipsniui populiarėjo.
Dvitakčiai varikliai buvo montuojami į nemažai automobilių, įskaitant ankstyvuosius DKW, SAAB, Subaru modelius, taip pat į nišinius ir itin pigius automobilius, tokius kaip Goggomobil, Trabant ir daugelį kitų. Jų kompaktiškumas, lengvumas ir galia vienam tūrio vienetui buvo patrauklūs gamintojams.
Dvitakčių variklių privalumai ir trūkumai
Privalumai:
- Paprastesnė konstrukcija: Mažiau judančių dalių reiškia mažesnę tikimybę gedimams ir lengvesnę priežiūrą.
- Lengvesni ir kompaktiškesni: Dėl supaprastintos konstrukcijos dvitakčiai varikliai yra lengvesni ir užima mažiau vietos.
- Geresnis galios ir svorio santykis: Dvigubai dažnesni jėgos taktai leidžia išgauti daugiau galios iš tos pačios variklio tūrio.
- Pigiau gaminti: Mažiau detalių ir paprastesnis surinkimas lemia žemesnę gamybos savikainą.
- Universalumas: Gali veikti įvairiomis pozicijomis - apversti ar pasukti šonu.
Trūkumai:
- Didesnės degalų sąnaudos: Dėl degalų ir oro mišinio praradimo neišnaudojant visų taktų, dvitakčiai varikliai sunaudoja maždaug 20-40% daugiau degalų nei keturtakčiai.
- Didesnės tepalo sąnaudos: Tepalas turi būti maišomas su benzinu arba tiekiamas atskira sistema, nes karteris naudojamas mišinio įsiurbimui. Tai reiškia, kad variklis degina ir tepalus.
- Nešvaresnės emisijos: Degant tepalams ir ne visada švariam benzinui, dvitakčiai varikliai išmeta daugiau teršalų. Tai yra viena pagrindinių priežasčių, kodėl jie nebenaudojami automobiliuose ir tampa retesni net motocikluose.
- Perkaitimas: Kadangi galios taktai vyksta dažniau, variklis gali greičiau perkaisti, ypač didelės apkrovos sąlygomis.
- Dažnesnis užteršimas: Degimo produktai ir degantys tepalai gali dažniau užteršti variklio dalis, įskaitant uždegimo žvakes.
Lyginamoji lentelė: Dvitaktis vs. Keturtaktis variklis
| Charakteristika | Dvitaktis variklis | Keturtaktis variklis |
|---|---|---|
| Ciklo trukmė | 2 taktai | 4 taktai |
| Galios ir svorio santykis | Geresnis | Prastesnis |
| Konstrukcijos sudėtingumas | Paprastesnė | Sudėtingesnė |
| Degalų sąnaudos | Didesnės | Mažesnės |
| Emisijos | Nešvaresnės | Švaresnės |
| Tepalo naudojimas | Maišomas su benzinu arba atskira sistema | Atskira sistema karteryje |
| Pritaikymas | Maži įrankiai, motociklai, valčių varikliai | Automobiliai, sunkvežimiai, motociklai |
Kodėl dvitakčiai varikliai išnyko iš automobilių?
Nors dvitakčiai varikliai turėjo privalumų, tokių kaip paprastumas ir didelė galia, jie niekada nebuvo idealus pasirinkimas automobiliams. Automobiliams, ypač didesniems ir sunkesniems, reikalingas efektyvus aušinimas, kurio dvitakčiai varikliai dažnai negali užtikrinti esant didelėms apkrovoms. Didesnės degalų ir tepalo sąnaudos, kartu su nešvariomis emisijomis, tapo pagrindiniais veiksniais, dėl kurių automobilių gamintojai atsisakė šio tipo variklių. Šiuolaikiniai keturtakčiai varikliai, nors ir sudėtingesni, siūlo žymiai geresnį degalų efektyvumą, švaresnes emisijas ir didesnį patikimumą.
Tačiau, nepaisant šių trūkumų, dvitakčių variklių technologija nėra visiškai pamiršta. Yra vykdomi tyrimai ir plėtojamos naujos technologijos, siekiant pagerinti jų efektyvumą ir sumažinti taršą. Pavyzdžiui, kompanija „EcoMotors“ tyrinėja dviejų taktų variklių, naudojančių priešpriešinius cilindrus ir vožtuvus (OPOC), potencialą. Tokie varikliai, naudojant pažangias valdymo sistemas ir turbokompresorius, gali pasiekti didesnį naudingumo koeficientą ir sumažinti aplinkos taršą.
Dvitakčiai varikliai šiandien
Šiandien dvitakčiai varikliai išlieka populiarūs įvairiuose neautomobilių segmentuose. Jie yra neatsiejama sodo technikos dalis - grandininiai pjūklai, trimeriai, žoliapjovės ir krūmapjovės dažnai naudoja būtent dvitakčius variklius dėl jų lengvumo ir galios. Taip pat jie naudojami vandens siurbliuose, generatoriuose, kartinguose ir kituose mažesniuose įrenginiuose.
Kuo skiriasi 2 taktų ir 4 taktų varikliai?
Pavyzdžiui, 49cc dviejų taktų variklis yra puikus pasirinkimas mini motociklams ar keturračiams, užtikrinantis reikiamą galią ir kompaktiškumą. Tokie varikliai naudoja benzino ir dvitaktės alyvos mišinį (dažniausiai 25:1 arba 30:1 santykiu), kas užtikrina tinkamą tepimą ir ilgaamžiškumą. Taip pat egzistuoja ir galingesni benzininiai dvitakčiai varikliai, pavyzdžiui, 100cc variklis, skirtas dviračiams paversti motoroleriais, generuojantis iki 3,8 kW galios.
Nors keturtakčiai varikliai dominuoja automobilių pramonėje dėl savo efektyvumo ir ekologiškumo, dvitakčiai varikliai ir toliau tobulinami ir pritaikomi specifinėms reikmėms. Jų paprastumas, mažas svoris ir didelė galia išlieka patraukliais privalumais tam tikrose srityse.
tags: #automobiliu #varikliai #dvitakciai